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A crescente demanda por fontes de energia mais limpas significa que parques eólicos offshore estão sendo construídos em todo o mundo. Mais de 5.000 turbinas devem ser instaladas a cada ano até 2050 para limitar o aquecimento global a 1,5℃.
Mas em certas regiões, como a Califórnia, é difícil construir turbinas eólicas diretamente no fundo do mar devido ao declive acentuado da plataforma continental.
Mesmo em áreas com águas costeiras rasas, como o Mar do Norte, o congestionamento das rotas marítimas, atividades pesqueiras, áreas marinhas protegidas, turismo e infraestrutura de energia existente impedem a construção de novas turbinas.
Portanto, não é de surpreender que muitas dessas novas turbinas tenham que ser localizadas em águas mais profundas no mar.
Turbinas eólicas flutuantes estão surgindo como uma solução promissora. Mas as turbinas também estão ficando maiores rapidamente – permitindo que a eletricidade seja produzida a um custo menor.
As pás do Hywind Scotland, o primeiro parque eólico flutuante comercial do mundo, erguem-se 175 metros acima da superfície do mar – a mesma altura do arranha-céu de Londres conhecido como The Gherkin.
Isso representa um enorme desafio técnico. Localizadas em águas profundas, essas grandes estruturas flutuantes devem suportar o implacável empurrão e puxão do oceano, mantendo a estabilidade para garantir a geração contínua de energia.
Então, como essas estruturas colossais permanecem no lugar?
Acteon, CC BY-NC-ND
A turbina eólica flutuante
O mastro de uma turbina eólica flutuante é conectado a uma plataforma projetada para fornecer estabilidade. Existem vários tipos diferentes de plataformas flutuantes, cada uma com as dimensões de um campo de futebol.
Abaixo da água, linhas de ancoragem mantêm a turbina estável e evitam que ela se afaste. As linhas de amarração podem ser correntes de aço muito grandes ou cordas sintéticas. Cada uma das três correntes de aço usadas para a Hywind Scotland, por exemplo, tem aproximadamente 900 metros de comprimento e pesa 400 toneladas.
As linhas de amarração são fixadas ao fundo do mar com uma âncora de solo. A maioria das pessoas está familiarizada com ancorar um barco ou prender as cordas de uma barraca com estacas.
Em ambos os casos, a âncora (ou estaca) é cravada no solo, tornando mais difícil para a âncora se desalojar, pois o peso e a força do solo precisam ser superados para puxar a âncora. As âncoras usadas para turbinas eólicas flutuantes são baseadas no mesmo princípio, mas em uma escala muito maior.
Leia mais: As turbinas eólicas já são do tamanho de arranha-céus – há algum limite para o tamanho que elas podem atingir?
Três tipos principais de âncora são usados para fixar a plataforma flutuante ao fundo do mar, cada um com características únicas.
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As âncoras de arrasto são semelhantes às âncoras de barcos tradicionais, mas podem ter uma envergadura de 6 metros e pesar até 50 toneladas. Eles são arrastados para o fundo do mar por uma embarcação de instalação e se enterram no solo até que a resistência de retenção necessária seja alcançada.
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As âncoras de estacas são muito grandes (até 60 metros de comprimento), mas ocas. Essas âncoras são marteladas no solo usando um martelo extremamente pesado. Se a turbina estiver sendo instalada sobre solos muito duros ou fundo rochoso, pode-se fazer um furo para facilitar a instalação da estaca.
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As âncoras para estacas de sucção também são tubos cilíndricos ocos, mas uma tampa superior selada cria pressão de sucção quando a água é bombeada de dentro da estaca. Isso força a estaca no fundo do mar sem a necessidade de martelar (efeito semelhante ao uso de um êmbolo para desentupir um ralo). Este é o tipo de âncora usada para proteger Hywind Scotland.
Øyvind Gravås e Even Kleppa/Equinor, CC BY-NC-ND
Escolhendo a âncora certa
Parques eólicos flutuantes estão sendo planejados para áreas como o Mar Céltico e as águas costeiras a oeste da França. No entanto, a presença de fundos marinhos de rocha dura em ambas as áreas significa que as âncoras de arrasto serão difíceis de usar.
Mesmo em areia densa, uma âncora de arrasto pode entrar apenas parcialmente no fundo do mar, criando um suporte inadequado para as turbinas maiores. Estacas perfuradas são a melhor maneira de ancorar turbinas flutuantes em rocha dura, portanto, neste caso, uma estaca cravada pode ser a única opção.
Mas cravar essas estacas no solo gera um ruído subaquático significativo que pode ser prejudicial para as espécies marinhas. A pesquisa também descobriu que o comportamento do movimento do bacalhau do Atlântico mudou sutilmente em resposta à cravação de estacas no Mar do Norte.
Mesmo pequenas mudanças no comportamento do movimento podem afetar o crescimento individual e as taxas de reprodução, influenciando potencialmente a taxa de crescimento de populações inteiras.
Várias técnicas já foram desenvolvidas para reduzir o ruído. Isso inclui cortinas de bolhas de ar para limitar o impacto ecológico dos parques eólicos flutuantes. Mas essas técnicas podem resultar em custos adicionais que podem tornar as âncoras de estacas muito caras.
ATJA/Shutterstock
O mundo precisa de muito mais turbinas eólicas, e a tecnologia agora permite a instalação mais longe no mar. Mas, conforme identificado em nosso recente artigo de revisão, esses desafios ambientais e técnicos para ancorar as estruturas no local devem ser enfrentados.
Sem mais investimentos em tecnologia de ancoragem para agilizar a instalação, melhorar o desempenho da ancoragem e limitar os danos ao mundo natural, o potencial do vento flutuante para ajudar na transição energética será bastante reduzido.
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